BÀI 2: GENE, QUÁ TRÌNH TRUYỀN ĐẠT THÔNG TIN DI TRUYỀN VÀ HỆ GENE

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS: Hoạt động cặp đôi, nghiên cứu SGK và thực hiện các nhiệm vụ sau:

(1) Em hiểu thế nào là gene?

(2) Phân biệt mạch mã hóa và mạch khuôn.

(3) Phân biệt cấu trúc gene ở sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ.

(4) Dựa trên đặc điểm cấu trúc hoặc chức năng có thể phân loại gene như thế nào?

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS: Trả lời câu hỏi trong hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.10: Một trình tự nucleotide như thế nào được gọi là gene?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc nội dung mục I SGK tr.9 - 10, quan sát Hình
B. 1,
B. 2, thảo luận cặp đôi thực hiện nhiệm vụ được giao.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời một số HS xung phong trả lời.

Hướng dẫn trả lời câu hỏi 1 hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.10:

+ Một trình tự nucleotide mang thông tin quy định một sản phẩm nhất định (protein hay RNA) được gọi là gene.

+ Trình tự nucleotide đó phải có ba vùng: vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc.

• Vùng điều hòa chứa các trình tự nucleotide liên kết với các protein điều hòa làm cho gene được phiên mã hoặc không phiên mã.
• Vùng mã hóa của gene quy định sản phẩm là protein ở cả sinh vật nhân sơ và nhân thực, bắt đầu bằng bộ ba mở đầu và kết thúc bằng bộ ba kết thúc dịch mã.
• Vùng kết thúc chứa trình tự nucleotide là tín hiệu kết thúc phiên mã.

- HS khác nhận xét, đánh giá và bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét sản phẩm của các nhóm, đánh giá thái độ làm việc của HS trong nhóm.

-  GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

- GV kết luận: Gene là một trình tự nucleotide chứa thông tin quy định một sản phẩm nhất định là chuỗi polypeptide hay RNA. Cấu trúc chung của một gene gồm vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc.

- GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.

I. GENE

1. Khái niệm

- Gene là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA.

- Mạch khuôn là mạch polynucleotide mang thông tin mã hóa mRNA.

- Mạch mã hóa là mạch polynucleotide còn lại.

2. Cấu trúc

Bảng
B. 1. Cấu trúc của một gene - Đính kèm dưới hoạt động.

3. Phân loại

- Theo chức năng: gene cấu trúc và gene điều hòa.

- Theo cấu trúc của vùng mã hóa: gene không phân mảnh và gene phân mảnh.

- Nằm ở đầu  3’ trên mạch khuôn của gene.

- Có promoter – nơi enzyme phiên mã liên kết và tiến hành phiên mã.

- Chứa vùng liên kết với các protein điều hòa, điều khiển sự hoạt động của gene.

- Năm kế tiếp vùng điều hòa.

- Quy định trình tự các nucleotide trong phân tử RNA.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS: Đọc mục II. Khái niệm hệ gene và trả lời câu hỏi hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.11:

1. Tập hợp tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật có được gọi là hệ gene không? Giải thích.

2. Giải trình tự hệ gene người đem lại những ứng dụng thực tiễn gì?

-  Dựa trên câu trả lời của HS, GV tổ chức trò chơi “Tranh biện”, yêu cầu nhiệm vụ như sau: Trong thời gian 5 phút trao đổi để đưa ra quan điểm là ủng hộ hay không ủng hộ việc sử dụng thành tựu giải trình tự hệ gene người. Các thành viên trong nhóm cử đại diện đưa ra quan điểm trong 1 phút và bảo vệ quan điểm trong 1 phút.

- GV yêu cầu HS: Sử dụng thêm Chatbot AI bằng điện thoại cá nhân để tìm kiếm và chọn lọc thông tin để thêm vào lập luận của mình.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc mục II SGK tr.9 - 10, thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV.

- GV quan sát quá trình thực hiện nhiệm vụ của các nhóm; hướng dẫn, định hướng (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS xung phong trả lời câu hỏi trong hộp Dừng lại và suy ngẫm SGK tr.11. HS khác lắng nghe, nhận xét và bổ sung.

- Các nhóm thống nhất và cử ra 1 đại diện thích hợp trình bày quan điểm về ủng hộ hay không ủng hộ việc sử dụng thành tựu giải trình tự hệ gene người, đồng thời bảo vệ quan điểm đó trong 1 phút.

Gợi ý: Đính kèm dưới hoạt động.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét sản phẩm của các nhóm, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

-  GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép vào vở.

- GV kết luận: Tập hợp tất cả các phân tử DNA trong tế bào của một sinh vật được gọi là hệ gene. Giải trình tự nucleotide của hệ gene cho biết cấu trúc, số lượng, sự phân bố các gene cũng như các trình tự điều hòa hoạt động gene và các trình tự cấu trúc vận hành bộ máy di truyền.

- GV chuyển sang hoạt động tiếp theo.

II. HỆ GENE

1. Khái niệm hệ gene

- Hệ gene là tập hợp tất cả vật chất di truyền (DNA) trong tế bào của một sinh vật.

2. Một số thành tựu và ứng dụng giải trình tự hệ gene người

a) Thành tựu nghiên cứu hệ gene người

- Thành tựu nghiên cứu hệ gene người vào năm 2004:

+ Giải trình tự 3,2 tỉ cặp nucleotide trên 23 cặp NST;

+ Tổng số gene mã hóa protein ước tính khoảng gần 21 300;...

b) Một số ứng dụng giải trình tự hệ gene người

- Ứng dụng trong y học:

+ Xác định gene mang bệnh → biện pháp phòng và sử dụng thuốc hướng đích để điều trị bệnh.

Ví dụ: Xác định được các gene gây nên ung thư vú: (1) Gene quy định thụ thể estrogen alpha (ERa); (2) Gene quy định thụ thể progesterone (PR); (3) Gene quy định thụ thể tyrosine kinase (RTK).

+ Tìm thủ phạm trong các vụ án, danh tính nạn nhân, hoặc mối quan hệ họ hàng,...

Ví dụ: Kết quả giám định DNA thu được từ vết máu tại hiện trường vụ án giúp bắt chính xác hung thủ.

https://cand.com.vn/Phong-su/Giai-ma-ADN-truy-tim-thu-pham-giau-mat-i401100/

+ Xét nghiệm huyết thống: https://youtu.be/CS6H9jzWnTU

- Ứng dụng trong nghiên cứu tiến hóa: Xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài sinh vật.

Ví dụ: Khi so sánh hệ gene người và hệ gene của các loài linh trưởng, tinh tinh có quan hệ họ hàng gần gũi nhất với loài người.

https://trithucvn.co/khoa-hoc/tinh-toan-di-truyen-hoc-mat-qua-lau-de-hominini-tien-hoa-thanh-nguoi.html

Gợi ý một số quan điểm ủng hộ và không ủng hộ việc sử dụng thành tựu giải trình tự hệ gene người:

Thông tin bổ sung

Một chương trình hợp tác giữa thư viện Y học Quốc gia và Viện Y học Quốc gia (NIH) đã thiết lập nên Trung tâm Quốc gia về Thông tin Công nghệ Sinh học (NCBI) đồng thời duy trì một trang web www.ncbi.nlm.nih.gov để lưu giữ các tài nguyên tin sinh học hết sức phong phú. Tại trang web này, các đường “link” dẫn đến các cơ sở dữ liệu, các phần mềm và các kho chứa thông tin về các hệ gene và các chủ đề có liên quan khác.

Các cơ sở dữ liệu về các trình tự của NCBI được gọi chung là Ngân hàng gene (Genbank). GenBank là một phần của Hợp tác cơ sở dữ liệu trình tự nucleotide quốc tế, bao gồm Ngân hàng dữ liệu DNA của Nhật Bản (DDBJ), Phòng thí nghiệm sinh học phân tử châu Âu (EMBL) và GenBank tại NCBI. Tính đến tháng 12 năm 2023, Genbank đã chứa trình tự của 249 triệu phân đoạn DNA hệ gene khác nhau, gồm tổng cộng 2570 tỉ cặp base!

Nhiệm vụ
A. Tìm hiểu quá trình phiên mã, phiên mã ngược và một số loại RNA

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm, mỗi nhóm 4 - 6 HS.

- GV sử dụng kĩ thuật dạy học theo trạm, yêu cầu các nhóm HS thực hiện nhiệm vụ theo thứ tự từ trạm 1 → 3 như sau:

Trạm 1: Đọc hiểu nội dung mục III.1, quan sát Hình
B. 3 kết hợp video (0:00 - 2:40) tìm hiểu về quá trình phiên mã.

Trạm 2: Đọc hiểu nội dung mục III.2, quan sát Hình
B. 4, tìm hiểu về một số loại RNA.

Trạm 3: Đọc hiểu nội dung mục III.3, quan sát Hình
B. 5, tìm hiểu về quá trình phiên mã ngược.  

- Sau khi HS thực hiện nhiệm vụ tại các trạm 1 → trạm 3, GV yêu cầu HS: Thảo luận hoàn thành Phiếu học tập số 1 (Đính kèm dưới hoạt động).

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- Các nhóm HS đọc hiểu nội dung mục III.1 - 3, quan sát Hình
B. 3 -
B. 5 SGK tr.11 - 13, kết hợp video và thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV.

- GV quan sát quá trình thực hiện nhiệm vụ của các nhóm; hướng dẫn, định hướng (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Các nhóm báo cáo sản phẩm (Đính kèm dưới hoạt động).

- HS nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét sản phẩm của các nhóm, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

-  GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép vào vở.

- GV mở rộng thông tin qua hộp Em có biết: Các loại RNA nhỏ có chức năng điều hòa hoạt động gene SGK tr.17.

- GV chuyển sang nhiệm vụ tiếp theo.

III. QUÁ TRÌNH TRUYỀN ĐẠT THÔNG TIN DI TRUYỀN TỪ GENE TỚI PROTEIN

1. Quá trình phiên mã

- Khái niệm: Phiên mã là quá trình tổng hợp RNA dựa trên mạch khuôn của gene.

Khởi đầu: Enzyme RNA polymerase đến liên kết với promoter trên mạch khuôn.

Kéo dài: Enzyme RNA polymerase tổng hợp mRNA theo chiều 5’ → 3’ dựa trên NTBS giữa các nucleotide ở mạch khuôn với các nucleotide trong môi trường nội bào: A – U, T – A, G – C, C – G.

Kết thúc: Khi RNA polymerase gặp tín hiệu kết thúc ở đầu 5’ của mạch khuôn.

- Tế bào nhân sơ: thường phiên mã một vài gene cùng lúc tạo ra một RNA và phiên mã đến đâu thì mRNA được dịch mã đến đó.

- Tế bào nhân thực: tiền mRNA → thêm nucleotide 7-methylguanine ở đầu 5’ và đuôi poly A ở đầu 3’ → loại bỏ intron → nối các exon → mRNA trưởng thành → dịch mã ở ribosome.

2. Một số loại RNA - sản phẩm của quá trình phiên mã

Bảng
B. 2 - Phiếu học tập đính kèm dưới hoạt động.

3. Phiên mã ngược

- Khái niệm: Phiên mã ngược là quá trình tổng hợp DNA dựa trên mạch khuôn là RNA.

- Cơ chế: mạch khuôn ARN → enzyme phiên mã ngược → mạch DNA → phân tử DNA.

- Virus có vật chất di truyền là RNA và có enzyme phiên mã ngược.

Phiên mã ngược giúp hệ gene của virus HIV được nhân lên trong tế bào vật chủ

- Trong tế bào phát sinh giao tử của cơ thể nhân thực có enzyme telomerase, enzyme này dùng một mạch RNA có trong enzyme tổng hợp mạch DNA gắn vào đoạn DNA ở đầu mút của NST → đoạn bị ngắn đi trong quá trình tái bản DNA được phục hồi ở các giao tử giống như ở trong hợp tử.

Nhiệm vụ
B. Tìm hiểu mã di truyền, quá trình dịch mã và mối quan hệ DNA - RNA - protein

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm HS, mỗi nhóm khoảng 6 - 8 HS.

- GV sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn, yêu cầu cá nhân HS: Đọc hiểu nội dung mục III.4 - III.5, đồng thời quan sát video (2:40 - hết) viết ý kiến cá nhân vào vị trí của mình trên bảng nhóm. Sau đó, cả nhóm thảo luận và thống nhất ý kiến hoàn thành Phiếu học tập số 2 (Đính kèm dưới hoạt động).

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- Các nhóm HS đọc hiểu nội dung mục III.4 - 5, quan sát Hình
B. 6 -
B. 9 SGK tr.12 - 16, kết hợp video và thực hiện nhiệm vụ theo hướng dẫn của GV.

- GV quan sát quá trình thực hiện nhiệm vụ của các nhóm; hướng dẫn, định hướng (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Các nhóm báo cáo sản phẩm (Đính kèm dưới hoạt động).

- HS nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét sản phẩm của các nhóm, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

-  GV chuẩn hóa kiến thức, yêu cầu HS ghi chép vào vở.

- GV chuyển sang nhiệm vụ tiếp theo.

4. Mã di truyền và quá trình dịch mã

a) Mã di truyền

- Khái niệm: Mã di truyền là một bộ các bộ ba nucleotide trên mRNA quy định các amino acid trong protein.

- Mã di truyền ở các sinh vật có chung các đặc điểm sau:

+ Mã di truyền là mã bộ ba, ba nucleotide liền kề quy định một amino acid.

+ Mã di truyền được đọc liên tục, không chồng gối lên nhau.

+ Mã di truyền có tính thoái hoá, nhiều bộ ba có thể quy định một amino acid.

+ Mã di truyền có tính đặc hiệu, có nghĩa là mỗi bộ ba chỉ mã hoá cho một amino acid.

+ Mã di truyền có tính vạn năng: Mã di truyền về cơ bản dùng chung cho mọi sinh vật trên Trái Đất, trừ một số trường hợp ngoại lệ.

b) Quá trình dịch mã

- Khái niệm: Dịch mã là quá trình tổng hợp protein dựa trên trình tự nucleotide trong phân tử mRNA.

- Vị trí: ở ribosome.

- Trước khi tổng hợp protein, các amino acid phải được gắn vào các phân tử tRNA tương ứng dưới tác dụng của các enzyme.

- Quá trình dịch mã diễn ra như sau:

Giai đoạn khởi đầu:

+ Tiểu phần nhỏ của ribosome liên kết với bộ ba mở đầu (AUG) trên  mRNA;

+ tRNA mang amino acid mở đầu liên kết với bộ ba mở đầu AUG trên mRNA;

+ Tiểu phần lớn liên kết với tiểu phần nhỏ cùng mRNA → ribosome hoàn chỉnh.

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide:

- tRNA mang amino acid thứ nhất tới vị trí A → hình thành liên kết peptide với amino acid đầu tiên ở vị trí P của ribosome.

- Ribosome di chuyển trên mRNA theo chiều 5’ → 3’ sang bộ ba kế tiếp.

+ tRNA ở vị trí P được chuyển sang vị trí E - nơi tRNA không con mang amino acid rồi rời khỏi ribosome. 

+ Khi tRNA ở vị trí A chuyển sang vị trí P, vị trí A lại tiếp nhận tRNA mới.

* Như vậy, mỗi tRNA di chuyển trong ribosome từ vị trí A tới P rồi qua E ra ngoài. Quá trình này được lặp lại khi ribosome di chuyển từ bộ ba này sang bộ ba khác.

Giai đoạn kết thúc: Khi ribosome di chuyển tới bộ ba kết thúc:

+ Quá trình dịch mã dừng lại.

+ Chuỗi polypeptide rời khỏi ribosome và ribosome tách thành hai tiểu đơn vị.

+ Amino acid mở đầu bị loại bỏ và chuỗi polypeptide được hoàn thiện cấu trúc để thực hiện chức năng.

5. Mối quan hệ DNA – RNA - protein

- Thông tin di truyền truyền đạt từ thế hệ tế bào này → thế hệ tế bào khác qua quá trình tái bản và được truyền từ DNA → mRNA → protein → quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật.

- Trường hợp đặc biệt thông tin từ RNA → DNA qua quá trình phiên mã ngược.

Thông tin bổ sung

- Giai đoạn hoạt hóa amino acid: Mỗi amino acid được liên kết vào đầu 3’ của tRNA có bộ ba đối mã tương ứng nhờ sự xúc tác đặc hiệu của enzyme aminoacyl tRNA synthetase tạo thành phức hợp tRNA-aa.

Hoạt hóa amino acid

- Ở sinh vật nhân sơ, phiên mã và dịch mã diễn ra đồng thời. Ở sinh vật nhân thực, quá trình phiên mã diễn ra trong nhân tạo ra tiền mRNA. Sau đó tiền mRNA được loại bỏ intron và vận chuyển đến tế bào chất để thực hiện dịch mã.

Mối quan hệ quá trình phiên mã và dịch mã

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Quá trình phiên mã, phiên mã ngược và một số loại RNA

1. So sánh quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ và ở sinh vật nhân thực.

…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….

2. Phân biệt cấu trúc và chức năng của mRNA, tRNA và RNA.

…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….

3. Phiên mã ngược có vai trò gì đối với tế bào nhân thực và đối với một số loại virus?

…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Mã di truyền, quá trình dịch mã và mối quan hệ DNA - RNA - protein

1. Đọc hiểu mục III.4a và trả lời các câu hỏi sau:

a) Xác định số lượng bộ ba và số lượng amino acid trong bảng mã.

b) Tìm các amino acid do hai hay nhiều bộ ba mã hóa, các amino acid do một bộ ba mã hóa và các bộ ba không mã hóa amino acid nào?

c) Giải thích các đặc điểm của mã di truyền.

…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….

2. Cho các sự kiện như sau:

(1) Bộ ba đối mã của phức hợp Met-tRNA (UAC) gắn bổ sung với codon mở đầu (AUG) trên mRNA.

(2) Tiểu đơn vị lớn của ribosome kết hợp với tiểu đơn vị bé tạo thành ribosome hoàn chỉnh.

(3) Tiểu đơn vị bé của ribosome gắn với mRNA ở vị trí đặc hiệu.

(4) Codon thứ hai trên mRNA gắn bổ sung với anticodon của phức hệ aa₁-RNA (aa₁: amino acid đứng liền sau amino acid mở đầu).

(5) Ribosome dịch đi một codon trên mRNA theo chiều 5’ → 3’.

(6) Hình thành liên kết peptide giữa amino acid mở đầu và amino acid thứ nhất.

(7) Ribosome dịch chuyển đến bộ ba kết thúc.

(8) Amino acid mở đầu được cắt khỏi chuỗi polypeptide mới được tổng hợp.

(9) Yếu tố giải phóng tách chuỗi polypeptide khỏi ribosome và tách ribosome thành hai tiểu đơn vị.

Hãy sắp xếp các sự kiện trên để hoàn thành quá trình dịch mã diễn ra ở tế bào nhân thực.

…………………………………………………………………………………………….

3. Tại sao tổng hợp protein lại được gọi là quá trình dịch mã?

…………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….

4. Quan sát Hình
B. 9 và giải thích mối quan hệ DNA – RNA – protein.

…………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………….

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Quá trình phiên mã, phiên mã ngược và một số loại RNA

1. So sánh quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ và ở sinh vật nhân thực.

- Giống nhau: Quá trình thực hiện phiên mã thực hiện theo các bước:

+ Khởi đầu: Enzyme RNA polymerase liên kết với trình tự khởi động của gene.

+ Kéo dài: RNA polymerase trượt dọc trên mạch khuôn của gene theo chiều 3’ → 5’ để tổng hợp mạch mới có chiều 5’ → 3’ theo nguyên tắc bổ sung.

+ Kết thúc: Khi RNA polymerase gặp tín hiệu kết thúc phiên mã ở đầu 5’ của mạch khuôn, quá trình phiên mã dừng lại và giải phóng 1 phân tử 1 RNA.

- Khác nhau:

+ Ở sinh vật nhân sơ: chỉ có một loại RNA polymerase xúc tác phiên mã cho các gene mã hóa các loại RNA khác nhau; mRNA có thể được dịch mã đồng thời với phiên mã.

+ Ở sinh vật nhân thực: có nhiều loại RNA polymerase trong tế bào; phiên mã xảy ra ở nhân tế bào tạo ra tiền mRNA, sau đó cắt bỏ intron, nối các exon lại với nhau, gắn mũ đầu 5’, tổng hợp đuôi poly a ở đầu 3’ tạo thành mRNA trưởng thành di chuyển ra tế bào chất tham gia dịch mã.

2. Phân biệt cấu trúc và chức năng của mRNA, tRNA và RNA.

Bảng
B. 2. Các loại RNA - sản phẩm của quá trình phiên mã

C.  Phiên mã ngược có vai trò gì đối với tế bào nhân thực và đối với một số loại virus?

- Phục hồi các trình tự nucleotide tại đầu mút của các NST của sinh vật nhân thực ở các tế bào phát sinh giao tử cũng như ở một số loại tế bào cơ thể.

- Tổng hợp DNA từ RNA của virus trong tế bào, nhờ đó vật chất di truyền của virus có thể chèn vào hệ gene của tế bào.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Mã di truyền, quá trình dịch mã và mối quan hệ DNA - RNA - protein

1. Đọc hiểu mục III.4a và trả lời các câu hỏi sau:

a) Xác định số lượng bộ ba và số lượng amino acid trong bảng mã.

b) Tìm các amino acid do hai hay nhiều bộ ba mã hóa, các amino acid do một bộ ba mã hóa và các bộ ba không mã hóa amino acid nào?

c) Giải thích các đặc điểm của mã di truyền.

a) Có 64 bộ ba và 20 amino acid trong bảng mã.

b) Các amino acid do hai hay nhiều bộ ba cùng mã hóa: Phe, Leu, Ile, Val, Ser, Pro, Thr, Ala, Tyr, His, Gln, Asn, Lys, Asp, Glu, Cys, Trp, Arg, Gly.

- Amino acid do một bộ ba mã hóa: Met.

- Các bộ ba không mã hóa amino acid nào: UAA, UAG, UGA.

c) Các đặc điểm của mã di truyền:

- Mã di truyền là mã bộ ba, ba nucleotide liền kề quy định một amino acid. Ví dụ: AGU là một trong số bộ ba quy định amino acid serine (Ser).

- Mã di truyền được đọc theo từng bộ ba một, bắt đầu từ bộ ba khởi đầu và không chồng gối lên nhau. Ví dụ: 5'AUGGUUGCC3' được đọc theo chiều từ 5'→ 3, lần lượt theo từng bộ ba: AUG - GUU - GCC.

- Mã di truyền có tính thoái hoá, nhiều bộ ba có thể quy định một amino acid. Ví dụ: alanine (Ala) và nhiều amino acid khác có tới 4 bộ ba khác nhau quy định.

- Mã di truyền có tính đặc hiệu, có nghĩa là mỗi bộ ba chỉ mã hoá cho một amino acid. Ví dụ: UAU chỉ mã hoá cho tyrosine.

- Mã di truyền về cơ bản dùng chung cho mọi sinh vật trên Trái Đất nên còn được gọi là mã vạn năng. Tuy nhiên vẫn có một số trường hợp ngoại lệ. Ví dụ: Trong DNA ti thể của người, UGA mã hoá cho Trp, AUA mã hoá cho Met, AGA và AGG là các bộ ba kết thúc

2. Cho các sự kiện như sau:

(1) Bộ ba đối mã của phức hợp Met-tRNA (UAC) gắn bổ sung với codon mở đầu (AUG) trên mRNA.

(2) Tiểu đơn vị lớn của ribosome kết hợp với tiểu đơn vị bé tạo thành ribosome hoàn chỉnh.

(3) Tiểu đơn vị bé của ribosome gắn với mRNA ở vị trí đặc hiệu.

(4) Codon thứ hai trên mRNA gắn bổ sung với anticodon của phức hệ aa₁-RNA (aa₁: amino acid đứng liền sau amino acid mở đầu).

(5) Ribosome dịch đi một codon trên mRNA theo chiều 5’ → 3’.

(6) Hình thành liên kết peptide giữa amino acid mở đầu và amino acid thứ nhất.

(7) Ribosome dịch chuyển đến bộ ba kết thúc.

(8) Amino acid mở đầu được cắt khỏi chuỗi polypeptide mới được tổng hợp.

(9) Yếu tố giải phóng tách chuỗi polypeptide khỏi ribosome và tách ribosome thành hai tiểu đơn vị.

Hãy sắp xếp các sự kiện trên để hoàn thành quá trình dịch mã diễn ra ở tế bào nhân thực.

(3) → (1) → (2) → (4) → (6) → (5) → (7) → (9) → (8).

3. Tại sao tổng hợp protein lại được gọi là quá trình dịch mã?

- Thông tin di truyền trong mRNA được “ghi mã” dưới dạng trình tự nucleotide, trong khi đó thông tin trong protein được “viết” dưới dạng trình tự các amino acid. Nói cách khác, thông tin ở hai phân tử được viết bằng hai “ngôn ngữ” khác nhau.

- Để dịch thông tin từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác cần phải có người phiên dịch. Phân tử đóng vai trò “người phiên dịch” chính là tRNA.

- tRNA có một đầu mang amino acid, một đầu mang bộ ba đối mã để đọc thông tin trên mRNA. Khi bộ ba đối mã khớp với bộ ba mã hóa trên mRNA thì amino acid được lắp vào chuỗi polypeptide.

4. Quan sát Hình
B. 9 và giải thích mối quan hệ DNA – RNA – protein.

- Thông tin di truyền được truyền đạt từ thế hệ tế bào này sang thế hệ tế bào khác qua quá trình tái bản DNA và được truyền từ DNA qua mRNA tới protein, từ đó quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật. Trong hầu hết trường hợp, thông tin di truyền được truyền một chiều từ DNA → mRNA → protein.

- Tuy nhiên, trong những trường hợp đặc biệt, thông tin từ RNA có thể được truyền ngược lại sang DNA qua quá trình phiên mã ngược.